package exchange_sort;

import java.util.Stack;

public class sort {
    public static void swap(int[] array,int i,int j){
        int temp=array[i];
        array[i]=array[j];
        array[j]=temp;
    }
    /*
     * 冒泡排序
     * 时间复杂度：O（n^2） 优化之后 最好情况为O（n）
     * 空间复杂度：O（1）
     * 稳定
     * */
    public static void bubbleSort(int[] array){
        //i表示比较的趟数
        for(int i=0;i<array.length-1;i++){
            //如果产生交换 则给flag赋值true
            boolean flag = false;
            //j 比较每个数据比较
            for(int j=0;j<array.length-1;j++){
                if(array[j]>array[j+1]){
                    swap(array,j,j+1);
                    flag=true;
                }
            }
            //优化：判断上一堂是否产生交换 如果没有交换说明已经有序
            if(!flag){
                break;
            }
        }
    }

    /*
     * 快速排序
     * 时间复杂度：最好：O（NlogN） 最坏O（N^2） 逆序
     * 空间复杂度：O（logN） 最坏：O（N） 逆序
     * 不稳定
     * */
    public static void quickSort(int[] array){
        quick(array,0,array.length-1);
    }
    public static void quick(int[] array,int start,int end){
        if(start>=end){
            return;
        }
        int pivot=partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);

    }
    //将序列按照基准值划分为左右两部分
    //Hoare的方法
    private static int partitionHoare(int[] array, int left, int right) {
        int temp=array[left];
        int i=left;
        while(left < right){
            //单独的循环 ，right不能一直减到比left还小
            //先从右边开始 有助于先把小的换到前面
            while(left < right && array[right]>=temp){
                right--;
            }
            while(left < right &&array[left]<=temp){
                left++;
            }
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        return left;
    }
    //挖坑法
    private static int partitionHole(int[] array, int left, int right){
        int temp=array[left];
        while(left < right){
            //不加等号 如果right=temp 就会把temp给到left，然后left又=temp 又给到了right 死循环
            while(left < right && array[right]>=temp){
                right--;
            }
            array[left]=array[right];
            while(left < right &&array[left]<=temp){
                left++;
            }
            array[right]=array[left];
        }
        array[left]=temp;
        return left;
    }
    //前后指针
    private static int partition(int[] array, int left, int right){
        int prev =left;
        int cur=left+1;
        while(cur<=right){
            //cur的作用是 找到第一个比array【left】大的数字之后的第一个比array【left】小的数
            if(array[cur]<array[left] && array[++prev]!=array[cur]){
                swap(array,prev,cur);
            }
            cur++;
        }
        swap(array,prev,left);
        return prev;
    }
    //前后指针法 写法二：
    private static int partition2(int[] array, int left, int right){
        int d = left+1;
        int pivot=array[left];
        for(int i=left+1;i<right;i++){
            if(array[i]<pivot){
                swap(array,i,d);
                d++;
            }
        }
        swap(array,d-1,left);
        return d-1;
    }

    //快速排序优化
    //1. 三数取中法   降低树的高度 但无法解决栈溢出
    //最终：array【mid】和array【left】和array【right】三者的中间值 返回其下标
    private static int middleNum(int[] array,int left,int right){
        int mid =(left+right)/2;
        if(array[left]<array[right]){
            if(array[mid]<array[left]){
              return left;
            } else if (array[mid]>array[right]) {
                return right;
            }else{
                return mid;
            }
        }else{
            if(array[mid]<array[right]){
                return right;
            }else if(array[mid]>array[left]){
                return left;
            }else{
                return mid;
            }
        }
    }
    public static void quick2(int[] array,int start,int end){
        if(start>=end){
            return;
        }
        int index=middleNum(array, start, end);
        swap(array,index,start);
        int pivot=partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }
    //2. 递归至小区间时，使用插入排序
    public static void quick3(int[] array,int start,int end){
        if(start>=end){
            return;
        }
        if(end - start +1<=15){
            directInsertionSort(array,start,end);
            return;
        }
        int index=middleNum(array, start, end);
        swap(array,index,start);
        int pivot=partitionHoare(array,start,end);
        quick(array,start,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,end);
    }
    public static void directInsertionSort(int[] array,int left,int right){
        for(int i=left+1;i<right;i++){
            int temp = array[i];
            int j=i-1;
            for(;j>=0;j--){
                if(array[j]>temp){
                    array[j+1]=array[j];
                }else{
                    //array[j+1]=temp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=temp;
        }
    }

    //快速排序的非递归实现
    public static void quickSortNor(int[] array){
        int start=0;
        int end=array.length-1;
        Stack<Integer> stack =new Stack<>();
        int pivot=partitionHoare(array,start,end);
        if(pivot>start+1){
            stack.push(start);
            stack.push(pivot-1);
        }
        if(pivot+1<end){
            stack.push(pivot+1);
            stack.push(end);
        }
        while(!stack.isEmpty()){
            end = stack.pop();
            start=stack.pop();
            pivot=partitionHoare(array,start,end);
            if(pivot>start+1){
                stack.push(start);
                stack.push(pivot-1);
            }
            if(pivot+1<end){
                stack.push(pivot+1);
                stack.push(end);
            }
        }
    }
}
